曹志勇 肖金忠

(青海省有色地质矿产勘查局八队)



·经济·管理·

高寒草甸生态地质环境调查与分析

曹志勇 肖金忠

(青海省有色地质矿产勘查局八队)

通过对高寒草甸生态地质环境区生态地质环境现状调查，分析了多彩整装勘查区各勘查阶段和勘探方法产生的生态地质环境问题，找出找矿工作对生态地质环境的影响因素，总结各勘探区植被恢复的先进经验，为开展绿色勘查提供参考。

勘探区 生态环境保护 植被移植 保护措施

青海三江源区是我国重要的水源涵养区和重点草原草甸生态功能区，根据资料显示，1986—2000年，长江黄河源区高寒草地退化显著,较高覆盖度高寒草原与高寒草甸面积减少了15.82%和5.15%,高寒沼泽草甸分布面积锐减了24.36%;湖泊水域萎缩了7.5%。以长江源区内流湖泊为主，土地荒漠化发展十分迅速,沙漠化土地面积扩展了17.11%,其中黄河源区沙漠化土地年平均扩展率达到1.83%。高寒草原草地的覆盖度下降与荒漠化、高寒草甸草地的覆盖度下降[1]，不但关系到当地人民的生存与经济发展,而且影响整个长江流域经济的可持续发展[2]。

进入21世纪以来，我国经济建设取得了持续高速发展，为满足对矿产资源需求，三江源地区整装勘查区相继设立，为国民经济建设提供保障，带动了当地经济的发展，同时也带来了较为复杂的生态地质环境问题,尤其是草地生态系统正遭受着前所未有的退化、鼠害、人为破坏和近地表气温升高等一系列影响生态系统平衡因素的干扰[3]，有些破坏甚至是毁灭性的，几年或者几十年很难得到恢复。因此，迫切需要研究保护高寒草甸生态地质环境问题。

1 自然地理条件

(1)整装勘查区地理位置与交通状况。多彩整装勘查区位于青海省玉树藏族自治州西部治多县多彩乡境内，距治多县西部20 km，东经94°45′00″～94°45′00″,北纬33°07′00″-34°00′00″，平均海拔4 600 m，总面积800 km2，距省会西宁市约1 080 km，玉树州府约200 km，从玉树州至治多县有县级公路相通，治多县至多彩乡有简易公路相通，交通总体较便利。

(2)气象与水文。多彩整装勘查区属大陆性半干旱高山草原气候，全年多风少雨，历史极端最高气温25.6 ℃，最低气温-34.4 ℃，年平均降水量409.0 mm，年平均蒸发量1 401.8 mm，全年无霜期短。

(3)区域经济状况。治多县是以牧业为主的纯牧业县，草原面积260万hm2，可利用率仅为67%，畜牧业在国民经济中占主导地位，全县辖6个乡(镇)共20个行政村，68个生产合作社，全县牧户7 828 户，27 044 人；全县共有牧业劳力17 379人，在总人口中藏族人口占97.4%。2015年实现地区生产总值6.56亿元，其中牧业总产值4.21亿元，占总产值的64.17%，牧民人均可支配收入6 264元。

2 地质环境时空特征分析

2.1 地质环境特征

2.1.1 地质背景

调查区出露的地层由老到新主要有：中元古代宁多组、二叠纪多彩蛇绿混杂岩、三叠纪查涌蛇绿混杂岩、早中三叠世结隆组、中晚三叠世巴颜喀拉山群、晚三叠世巴塘群和结扎群，以及古近纪沱沱河组、新近纪曲果组和第四纪地层。

(1)中元古代宁多组。中元古界宁多组(Pt2n)出露于聂恰曲一带，沿北西—南东构造线呈构造块体分布在石炭—二叠纪多彩蛇绿混杂带(CPd)中。宁多组与南侧的三叠纪石英闪长岩体及多彩蛇绿混杂岩接触带均被掩盖，推测为断层接触关系。岩性组合为一套中-深变质岩，灰-浅灰色黑云母石英片岩，石英片岩夹灰白色含二云母斜长石英岩、灰色-深灰色黑云斜长构造片麻岩。片岩的片理走向290°～300°，与区域构造方向一致。

(2)二叠世地层。出露多彩蛇绿混杂岩(CPd)。呈北西向分布于拉迪欧玛、尕龙格玛、当江一带，为多类岩石混杂的地质体，主要有板岩、千枚岩、片岩、变砂岩、辉长岩、辉长堆晶岩、枕状玄武岩、硅质岩、大理岩、灰岩正常碎屑岩，各岩块间关系不清或断层接触，含放射虫、遗迹、虫筳、腕足类及双壳类化石。

(3)三叠纪地层。主要出露中晚三叠世巴颜喀拉山群(T3B)，仅在东北角治多县城—聂恰曲下游—登额曲一带；晚三叠世巴塘群(T3Bt)长石石英砂岩、长石砂岩、泥质灰岩、燧石结核灰岩，呈北西—南东向带状，展布于测区中部，和结扎群(T3Jz)石英砂岩夹灰岩、泥岩在勘查区南西大面积出露及查涌蛇绿混杂岩(Tch)，呈北西向展布于查涌、多彩、当江一带。

2.1.2 地质构造

本区处于金沙江深断裂北西端，自晚古生代至新生代均有强烈的地壳运动，断裂构造和褶皱构造发育。区内经历了长期复杂的构造运动，断裂构造相当发育，按其展布方向可分为北西向、北东向、近东西向三组断裂，各断裂彼此交错切割，共同构成区内基本构造轮廓。北西向(北西西向)断裂为区内的主要断裂(玉树—乌兰乌拉湖断裂—区域性大断裂—巴塘群和结扎群的分界断裂)，延伸都比较长，在断层附近形成较宽的挤压破碎带，产状比较乱，地貌上多为负地形，航片上多数反映清晰，控制着新生代断陷盆地的形态及分布；北东向、东西向和南北向三组断层延伸都比较短，错断地层和早期构造线为平推性质，形成时代较晚，为喜山期的产物。总之北西向断裂为区内的主干断裂(如可可西里—金沙江逆断层)，对区内地层、岩浆活动、后期的变质改造都有明显的控制作用。

2.1.3 土 壤

多彩地区属高原干旱—半干旱大陆性气候，土地资源丰富，土壤主要有高寒草甸土、高寒草原土、高寒沼泽土，高山草甸土、高山草原土分布在中高山地区，沼泽土分布在沟谷边缘，以疙瘩状冻土草沼分布最广，植被主要有耐低温干旱的紫花针茅、高蒿草等。

2.1.4 植 被

多彩乡受自然条件的影响，尤其是复杂的地形和海拔高低的差异和水热条件的限制等，制约各类植被的生长、演替。全乡草场可分为高原草甸类草场、高寒干草原草场、高寒沼泽草甸草场和山地灌木丛草场，牧草覆盖率占30%～80%，草场又分为蒿草草场、禾草草场、杂草草场等。

2.2 生态地质环境问题

矿产勘查开发为国家带来巨大经济效益的同时，传统的地质找矿模式也大大破坏了生态环境[4],引发系列生态破坏、环境污染和地质灾害等问题。如勘查开发过程中钻探、槽探、临时道路施工等，极易对地形地貌景观、土地、植被、含水层、高原冻土层造成破坏，诱发冻融滑坡、植物死亡、水土流失、多年性冻土上限下移等生态地质环境问题。

2.2.1 地形地貌景观破坏

传统技术工艺更新力度不够，新技术、新工艺、新设备更新缓慢，找矿设备体型大、重量大，钻孔、槽探施工过程中为满足设备、车辆通行，开辟人工临时场地道路，预查—普查—开发过程地形地貌破坏加剧，破坏面积逐步扩大，堆积体逐渐增多，对生态地质环境破坏明显上升趋势(图1)，以多彩整装勘查区为例，破坏面积随勘查阶段的推进逐步上升。

图1 高寒草甸生态地质环境勘查区面积与破坏面积对比

2.2.2 植被资源退化

我国采矿业破坏的土地面积为1．4～2．0万km2，占全国各项建设用地及其他破坏占用耕地的49．1%[5]。找矿过程中，随着预查—普查—开发，土地破坏面积随之加大，施工场地修筑与临时道路开辟过程中，对地表植被造成直接破坏和掩埋。

槽探开挖开口一般为2.5～3 m，槽底宽2～2.5 m，深约1～2 m，开挖后的土渣就近堆放，掩埋宽度约2～5 m，掩埋两侧植被资源，在边坡处形成扰动土体，扰动面积一般为工程开挖的50%左右，即槽探开挖破坏植被资源是槽探的两倍。

钻探工程的直接破坏主要在机台处和钻工驻地，施工现场一般呈椭圆状、长方体状分布，面积约20 m×30 m，机台施工过程中对地表植被的直接破坏及下坡处掩埋破坏。

临时道路主要为钻孔工程施工服务，因此临时道路围绕在钻孔点附近呈条状、网状分布，破坏主要为切坡、掩埋下坡植被或扰动，扰动面积根据地形陡缓决定，一般均为工程面积的40%～60%。

2.2.3 冻土环境变化

冻土退化直接导致高含草甸与高寒沼泽草甸生态出现显著退化,近15 a间高寒沼泽草甸生态分布面积锐减28.11%,高寒草甸生态分布面积减少了7.98%。依据高寒草甸覆盖度与冻土上限深度间的关系,当冻土环境出现退化,上限深度在地表3.5 m以下,高寒草甸草地将可能出现中度退化；冻土上限深度在4.5 m以下,高寒草甸草地将可能出现严重退化,逐渐成为黑土滩地或草原化。一般冻土上限深度小于3.0 m,高寒草甸植被群落保持较好,具有较高的覆盖度[6]。冻土上限与地表距离缩短，不同程度地造成工程点小范围内冻土上限下移，冻结层上水位下降，含水量降低，根系较短的植物急剧死亡。调查发现植被的覆盖厚度与多年性冻土上限存在很大关系，冻土上限随植被覆盖度的减少而加深，反之冻土上限下移致使根系较短的植物死亡速率加剧。

2.2.4 水土流失

由于找矿工作的直接破坏与间接堆积破坏，加大土壤水分蒸发，降低了水分涵养能力，在多彩5个代表性勘查区进行土样含水量测试后(图2)，发现找矿开挖扰动样与原样含水量对比明显，扰动土体水分平均流失41.98%，大大降低了水分涵养能力及植物生长季率，土壤质量下降、土壤肥力降低，土壤由稀薄进而发展到砂化、石漠化、裸岩化，从而丧失了生产能力，使得在工点范围内的土壤融冻侵蚀加剧，进一步加快了生态地质环境恶化。

图2 多彩整装区天然土样与开挖扰动样含水量对比

2.3 地质环境变化驱动因素分析

2.3.1 自然因素

自然因素包括水蚀、水位下降、鼠害、自然灾害等：①水蚀,高寒草甸土壤抗蚀性和抗冲性差，极易被迅速形成的地表径流所分散和冲走，造成土壤养分流失，导致生态地质环境恶化;②水位下降,全球性气候变暖，地表升温，冻土萎缩，多年性冻土区冻结层上水位下降，导致根系较短植物死亡;③鼠害;④自然灾害,季节性冻土层融化时，土壤液态水增加，当其下渗受阻，土体水分达到饱和或过饱和时，受自身重力的影响，容易顺坡缓慢蠕动，产生泥流、石流、滑坡以及草皮脱落等现象。

2.3.2 人为因素

人类对土地利用方式及其强度在一定程度上反映了人类活动对自然界干扰的性质和过程[8]。人为因素包括农牧业活动、矿产勘查开发、工程建设、城市化等:①农牧业活动，随着长江源区牧民定居工程及基础设施工程建设力度的加大，直接和间接地造成了生态地质环境恶化，现阶段主要的人为因素包括不合理的土地利用方式、过度放牧、开矿修路、弃土弃渣等，其中矿产勘查开发等工程建设是多彩地区生态恶化的直接原因之一；②矿产勘查开发;③工程建设、城市化。

2.4 生态地质环境防治

2.4.1 生态地质环境治理原则

针对高寒草甸生态地质环境十分脆弱的特征，找矿工作开展前，加强环保意识及环境保护法律知识的学习，制定环保目标，主动减少对生态环境破坏严重的技术工艺；项目招标时明确引入先进设备(如轻便式岩心钻机)、新技术、新方法，既能大大提高生产效率，节约勘探时间，又能有效减少环境损害程度；施工时合理规划施工方案，正确选择施工便道，始终坚持“能绕行不开挖”、“谁施工，谁恢复，谁治理”的原则，对施工范围内的地表植被，施工前先将草皮移地保存，施工中或施工后及时覆盖到已完工场地表面，并进行植被移植工作；地表植被恢复采取以自然修复为主、人工干预为辅的方法，坚持客观地理条件与生物学和生态学特性的一致性，植被种源选择与区域一致，忌使用外来物种，恢复的好坏由当地牧民验收通过。自然恢复与人工干预恢复效果对比见图3、图4。

2.4.2 植被切块恢复工艺流程

找矿工作中根据施工区域的局限性，多数地段同属一个地貌单元及植物物种单元，在此区域内移植植被既能保证物种的一致性，也能大大增加植被存活率，施工时将植被移植到安全地带，待本工点工作完成后，再用来恢复本勘探区破坏处的原始面貌，可采用递进式移植或原地恢复方案，植被移植流程为：植被剥离—异地储存养护—原地貌恢复—植被生存基底层处理—植被恢复。

图3 自然恢复

图4 人工干预恢复效果对比

(1)植被剥离。工程占用土地表层植被经剥离后，运输至附近平缓地段进行涵养，植被剥离方式采用人工或机械剥离，剥离过程注意保护植物根系，根据植物根系深浅剥离厚度控制在30～55 cm，宽度控制在40～50 cm，便于运输及铺设方便。

(2)异地储存养护。植被运输至涵养地后，应尽快移植，储存时间较长时需码放成垛，层数以3～5层为宜，并分层浇水湿润；不宜跨年存放，需定期浇水润湿，加盖遮阴防晒网。

(3)原地貌恢复。施工前地形地貌形态特征影像资料收集，完成后对破坏地貌单元进行恢复，恢复形态总体与坡型、坡度一致，防止次生灾害发生。

(4)植被生存基底处理。自然条件下回填土营养成分含量相对不足，氮磷钾含量较低，必要时需对土壤母质进行改良，基质采用植被草皮下腐殖土，施加二胺、羊板粪、牛粪等，添加比例控制在5%～10%，搅拌均匀，回填改良土厚度控制在10 cm左右，并进行人工夯实。

(5)植被恢复。海拔4 800 m以下区域植被生长恢复能力较强，移植时间宜选择在5—8月移植为宜，该季节植被生命力最长，同时气温变暖有利于植被的移养成活[9]。如江东勘探区调查发现临时道路经移植恢复后，植被已开始生长，草类通过根系繁殖方式得到恢复，有效降低了高寒草甸的死亡率。移植方法：将草皮自下而上铺贴于地面上，根据地形地貌特点，边坡长度在3 m以内、坡度在35°以内的直接铺贴草皮，3 m以上需加固处理；草皮块间隙1～3 cm为宜，中间填充含羊板粪5%～10%改良土进行封闭，不能使用卵砾石等填充，以利于微量元素氮磷钾的补充及水分的涵养，并及时喷洒水养护。

随海拔升高，高寒草甸土壤有机质含量逐渐减少，物种丰富度与海拔呈负相关关系，即物种多样性随海拔升高而减少[10]。海拔4 800～5 000 m的高寒草甸区地质找矿对生态环境影响大，且该区域生态地质环境恶劣；移植存活率低，移植时间宜选择在6—7月气温较高时间进行，移植草皮宜选择含紫花针草、蒿草含量大的草皮。

3 结 论

针对高寒草甸生态地质环境脆弱的特点，通过对多彩整装勘查区13个工作区域内绿色勘查经验的总结，系统分析了各勘查工程区域内绿色勘查的模式与经验，重点梳理了矿产资源勘查开发过程中植被的恢复问题，提出了勘查过程中植被的剥离、涵养、移植等方法。做到既合理开发利用矿产资源，又要有效保护自然生态环境，为实施绿色勘查示范区建设提供相应的参考，最大程度地保护生态地质环境,同时，要进一步增强找矿队伍环保意识建设，增强环保制度或环保措施，使找矿工作与环境保护和谐发展。

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2016-08-24)

曹志勇(1985—)，男，助理工程师，810012 青海省西宁市南川西路84号。